KR101135013B1 - Low cost emergency disk drive head retract system - Google Patents
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Abstract
외부 전력 공급으로부터 전력의 손실 동안 판독 가능한 매체의 표면으로부터 변환 헤드를 철회시키기 위해 음성 코일 모터(VCM:voice coil motor)에 전력을 제공하는 디스크 드라이브 긴급 철회 구조를 개시하고 있다. 상기 디스크 드라이브 긴급 철회 구조는 내부 인덕턴스 및 내부 저항을 구비하여 기록 가능한 매체를 회전시키는 스핀들 모터(spindle motor)를 포함한다. 상기 회전하는 기록 가능한 매체는 상기 스핀들 모터에 역기전력(BEMF: back electromotive force)을 생성한다. 부스트 회로(boost circuit)는 스핀들 모터에 있는 역기전력을 캐패시터에 전달하고, 상기 캐패시터는 전력을 저장하여 VCM에 공급한다. 캐패시터는 전력 스위치 회로에 접속되어 전력 스위치 회로가 도전 상태에 있을 때 캐패시터로부터 VCM에 전력을 공급하고, 전력 스위치 회로가 비도전 상태에 있을 때 캐패시터에 의해 VCM에 전력이 공급되는 것을 방지한다. 철회 회로는 전력 스위치 회로가 도전 상태 또는 비도전 상태에 있는지 여부를 지시하는 신호를 전력 스위치 회로에 공급한다. 전력 스위치 회로는 설정된 주파수에서 상기 도전 상태와 상기 비도전 상태 사이에서 교대하도록 동작하여, 이 주파수에서 캐패시터로부터 VCM으로 전력이 제공되도록 한다.Disc drive emergency withdrawal structures are disclosed that provide power to a voice coil motor (VCM) to withdraw a conversion head from the surface of a readable medium during loss of power from an external power supply. The disk drive emergency withdrawal structure includes a spindle motor having an internal inductance and an internal resistance to rotate the recordable medium. The rotating recordable medium generates a back electromotive force (BEMF) on the spindle motor. A boost circuit delivers back electromotive force in the spindle motor to the capacitor, which stores the power and supplies it to the VCM. The capacitor is connected to the power switch circuit to supply power to the VCM from the capacitor when the power switch circuit is in a conductive state and to prevent power supply to the VCM by the capacitor when the power switch circuit is in the non-conductive state. The retraction circuit supplies a signal to the power switch circuit indicating whether the power switch circuit is in a conductive state or a non-conductive state. The power switch circuit operates alternately between the conductive state and the non-conductive state at a set frequency, such that power is provided from the capacitor to the VCM at this frequency.
긴급 철회, 음성 코일 모터, 변환 헤드, 스핀들 모터, 디스크 드라이브Emergency retraction, voice coil motor, conversion head, spindle motor, disc drive
Description
도 1은 안전한 파킹 구역을 가진 디스크 드라이브 시스템을 도시한 도면.1 illustrates a disk drive system with a secure parking area.
도 2는 긴급 철회 능력들을 가진 통상적인 VCM 제어 회로의 개략도.2 is a schematic diagram of a conventional VCM control circuit with emergency withdrawal capabilities.
도 3은 긴급 철회 능력들을 가진 본 발명의 VCM 제어 회로의 개략도.3 is a schematic diagram of a VCM control circuit of the present invention with emergency withdrawal capabilities.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
14; 스핀들 모터 24; 구동 제어기14; Spindle
44; 큰 캐패시터 34; 입력 공급44;
36; 공급 모니터 38; 전하 펌프 회로36;
40; 철회용 논리 회로 42; 레귤레이터40;
이 출원은 제이. 브렌덴(J. Brenden) 및 제이. 달버그(J. dahlberg)에 의한 "저비용 긴급 디스크 드라이브 헤드 철회 구조(Low Cost Emergency Disk Drive Head Retract Architecture)"에 대한 2004년 7월 22일 출원된 미국 공개 출원 제60/590,207호의 이점을 주장한다.This application is Jay. J. Brenden and Jay. Claim the benefit of US Publication No. 60 / 590,207, filed Jul. 22, 2004, on "Low Cost Emergency Disk Drive Head Retract Architecture" by J. dahlberg. .
전술된 미국 공개 출원 제60/590,207호는 본 명세서에 참조로서 완전히 포함되었다.The aforementioned U.S. Published Application No. 60 / 590,207 is incorporated herein by reference in its entirety.
본 발명은 디스크 드라이브들 및 저장 디바이스들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 긴급 전력 손실 동안 안전한 랜딩 구역으로 헤드를 철회시키기 위해 회전하는 스핀들 모터로부터의 역기전력("bemf") 에너지를 활용하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to disk drives and storage devices. In particular, the present invention relates to utilizing back-EMF ("bemf") energy from a rotating spindle motor to withdraw the head to a safe landing zone during emergency power loss.
일반적으로, 자기 하드 디스크 드라이브(HDD)는 자기 판독/기록 헤드 및 여러 개의 자기 디스크들을 포함하며, 각 디스크는 데이터를 저장하기 위한 동심의 데이터 트랙들을 가진다. 디스크들은, 디스크들을 스핀하는 스핀들 모터 상에 장착된다. 판독/기록 헤드는 서스펜션 또는 로드 빔에 의해 지탱되는 슬라이더 상에 통상적으로 장착된다. 로드 빔은 구동 장치의 구동 장치 아암에 부착되어, 동작 동안 회전하는 디스크 위에 판독/기록 헤드를 이동시킨다. 디스크들이 스핀함에 따라, 구동 장치 아암으로부터 매달린 슬라이더는 디스크 표면 위의 작은 거리를 "떠 있다(fly)". 슬라이더는 디스크 상의 데이터 트랙으로부터 판독하고 트랙에 기록하기 위한 변환 헤드(transducing head)를 지탱한다.Generally, a magnetic hard disk drive (HDD) includes a magnetic read / write head and several magnetic disks, each of which has concentric data tracks for storing data. The disks are mounted on a spindle motor that spins the disks. Read / write heads are typically mounted on a slider supported by a suspension or load beam. The load beam is attached to the drive arm of the drive device to move the read / write head over the rotating disk during operation. As the disks spin, the slider suspended from the drive arm "flyes" a small distance above the disk surface. The slider carries a transducing head for reading from and writing to data tracks on the disc.
구동 장치 아암 외에도, 슬라이더 서스펜션의 구동 장치가 선회하는 베어링(bearing)을 포함한다. 음성 코일 모터(VCM)와 같은 큰 규모의 구동 장치 모터는 디스크의 표면 위에 구동 장치 아암(및 슬라이더)을 이동시키기 위해 사용된다. VCM에 의해 구동될 때, 구동 장치 아암은 슬라이더가 디스크 상의 원하는 데이터 트랙 위에 위치될 때까지 호(arc)를 따라 디스크의 내부 직경에서 외부 직경까지 이동될 수 있다. In addition to the drive arm, the drive of the slider suspension includes a bearing. Large drive motors, such as voice coil motors (VCMs), are used to move the drive arm (and slider) over the surface of the disc. When driven by the VCM, the drive arm can be moved from the inner diameter to the outer diameter of the disk along an arc until the slider is positioned over the desired data track on the disk.
제어 회로는 전류를 코일에 제어 가능하게 공급하기 위하여 VCM의 코일에 결합된다. 전류가 코일을 통과하면, 동력은 구동 장치 아암 상에 영향이 미친다. The control circuit is coupled to the coil of the VCM to controllably supply current to the coil. As the current passes through the coil, power affects the drive arm.
HDD 내의 파킹 구역들(parking zone)의 하드 드라이브가 동작을 완전히 멈춘 후에 기록/판독 헤드가 안전하게 랜딩되도록 허용한다. HDD가 전력을 끄면, 외부 전원으로부터 실제로 접속 해제하기 전에 특정 동작들을 일반적으로 수행한다. 이들 전력 끄기 동작들 중 하나는 헤드를 파킹 구역에 이동시키기 위하여 구동 장치 아암을 동작시키는 것이다. 전력을 끄기 전에 헤드가 파킹 구역으로 이동되지 않으면, 헤드는 디스크가 스핀을 중단한 후에 디스크 상에 랜딩할 것이며, 잠재적으로 디스크 및 판독/기록 헤드를 손상시킬 것이다. Allows the write / read head to land safely after the hard drive in the parking zones within the HDD has completely stopped operating. When the HDD is powered off, certain operations are usually performed before actually disconnecting from an external power source. One of these power off operations is to operate the drive arm to move the head to the parking area. If the head is not moved to the parking area before powering off, the head will land on the disk after the disk stops spinning, potentially damaging the disk and the read / write head.
제어 회로가 전류를 VCM에 공급하는 것이 방지되는 긴급 전력 손실 동안, 판독/기록 헤드는 디스크 및 판독/기록 헤드를 손상시키는 것을 회피하기 위하여 랜딩 구역으로 이동되어야 한다. 이러한 상황은 긴급 철회라 칭해진다. 판독/기록 헤드를 랜딩 구역으로 이동시킬 필요가 있는 전력이 어디에서 나오는지의 문제가 발생한다. 한 가지 해결책은 긴급 철회 동안 VCM의 동력을 공급하기에 충분한 일반적으로 큰 캐패시터의 사용을 통해, 회로에 필요한 에너지를 저장하는 것이다. 다른 해결책은, VCM에 전력을 공급하고 안전한 랜딩 구역에 판독/기록 헤드를 이동시키기 위해 디스크 드라이브 시스템의 동작에 고유한 에너지를 사용하는 것이다. 그러나 디스크가 작을수록, 더 적은 고유 에너지가 안전한 랜딩 구역에 판독/기록 헤드를 이동시키도록 돕기 위해 제공된다. During an emergency power loss where the control circuit is prevented from supplying current to the VCM, the read / write head must be moved to the landing zone to avoid damaging the disc and the read / write head. This situation is called an emergency withdrawal. The problem arises where the power that needs to be moved to the landing area comes from the read / write head. One solution is to store the energy needed for the circuit through the use of a large capacitor, usually large enough to power the VCM during an emergency withdrawal. Another solution is to use energy inherent in the operation of the disk drive system to power the VCM and move the read / write head to a safe landing area. However, the smaller the disk, the less natural energy is provided to help move the read / write head to a safe landing area.
따라서 충분히 동력화할 수 있고 긴급한 전력 손실 동안 파킹 구역에 판독/기록 헤드를 안전하게 이동시키기 위해 디스크 드라이브 시스템에 이용 가능한 고유 전력을 사용할 수 있는 설계가 필요하다. Therefore, there is a need for a design that can be fully powered and use the inherent power available to the disk drive system to safely move the read / write heads to the parking area during emergency power loss.
본 발명은 외부 전력 공급으로부터의 전력 손실 동안 기록 가능한 매체의 표면으로부터 변환 헤드를 철회시키기 위하여 음성 코일 모터("VCM")에 전력을 제공하기 위한 디스크 드라이브 긴급 철회 구조이다. 긴급 철회 구조는 디스크 드라이브 시스템의 기록 가능한 매체를 스핀하도록 동작하는 스핀들 모터를 포함한다. 스핀들 모터는 내부 인덕턴스 및 내부 저장을 포함한다. 스핀들 기록 가능한 매체는 스핀들 모터에서 역기전력(BEMF)을 포함한다. 긴급 철회 구조는 스핀들 모터에 유도된 BEMF 에너지를 캐패시터에 전달하는 부스트 회로(boost circuit)를 포함한다. 캐패시터는 BEMF에서 VCM으로 수신된 에너지를 제공한다. 캐패시터에 저장된 에너지는 전력 스위치 회로를 통해 VCM에 제공되며, 전력 스위치 회로가 도전 상태 있을 때 VCM에 전력을 공급하도록 동작하고, 전력 스위치 회로가 비도전 상태에 있을 때 캐패시터로부터 VCM에 전력이 공급되는 것을 방지하도록 동작한다. 철회 회로는 전력 스위치 회로에 신호를 공급하여, 도전 상태 또는 비도전 상태에 있는지 여부를 지시한다. 철회 회로는 신호를 제공하여, 전력 스위치 회로가 설정된 주파수에서 도전 상태와 비도전 상태 사이를 교대하여, 캐패시터로부터 VCM으로 전력이 제공되도록 한다. The present invention is a disk drive emergency withdrawal structure for providing power to a voice coil motor ("VCM") to withdraw a conversion head from the surface of a recordable medium during power loss from an external power supply. The emergency withdrawal structure includes a spindle motor operative to spin the recordable medium of the disk drive system. The spindle motor includes internal inductance and internal storage. Spindle recordable media include back electromotive force (BEMF) in a spindle motor. The emergency withdrawal structure includes a boost circuit that delivers BEMF energy induced in the spindle motor to the capacitor. The capacitor provides the energy received from BEMF to VCM. Energy stored in the capacitor is provided to the VCM through the power switch circuit, operates to power the VCM when the power switch circuit is in a conductive state, and powers the VCM from the capacitor when the power switch circuit is in a non-conductive state. To prevent it. The retraction circuit supplies a signal to the power switch circuit to indicate whether it is in a conductive state or a non-conductive state. The retraction circuit provides a signal such that the power switch circuit alternates between the conductive state and the non-conductive state at the set frequency, so that power is provided from the capacitor to the VCM.
도 1은 통상적인 디스크 드라이브 시스템(10)을 도시한 도면이다. 디스크 드라이브 시스템(10)은 디스크(12), 스핀들 모터(14), 판독/기록 헤드(16)를 지탱하는 슬라이더(15), 구동 장치 아암(18), 음성 코일 모터("VCM")(20), 안전한 랜딩 구역(22), VCM 제어(24) 및 입력 전력 공급(26)을 포함한다. 1 shows a typical
정규 동작에서, 구동 전류는 구동 장치 아암(18)을 구동하기 위해 VCM(20)에 제공된다. VCM(20)에 의해 구동될 때, 구동 아암(18)은 판독/기록 헤드(16)가 디스크 상의 원하는 데이터 트랙 위에 위치될 때까지 호(28)를 따라 디스크(12)의 내부 직경에서 외부 직경으로 이동될 수 있다.디스크(12)는 데이터 및 위치 정보가 기록되는 복수의 동심 트랙들을 포함한다. 디스크(12)는 디스크(12)를 스핀하게 하는 스핀들 모터(14) 상에 장착된다. 구동 장치 아암(18)으로부터 매달린 판독/기록 헤드(16)는 디스크가 스핀할 때 디스크(12)의 표면 위에 떠 있다. 판독/기록 헤드(16)는 디스크(12)의 트랙들로부터 데이터 및 위치 정보를 판독하고 데이터 및 위치 정보를 표시하는 입력 신호를 발생하도록 동작한다. In normal operation, drive current is provided to
디스크 드라이브의 전력이 꺼질 때, 외부 전원으로부터 실제로 접속 해제하기 전에 특정 동작들을 일반적으로 수행한다. 이들 전력 끄기 동작들 중 하나는 판독/기록 헤드(16)를 안전한 랜딩 구역(22)에 이동시키기 위하여 구동 장치 아암(18)을 동작시키는 것이다. 안전한 랜딩 구역(22)은 디스크 드라이브(10)가 동작을 중단한 후에 판독/기록 헤드(16)가 안전하게 랜딩되도록 허용한다. 안전한 랜딩 구역(22)은 디스크(12)의 최외부 에지에 위치되고 판독/기록 헤드(16)를 올리고 상승된 위치에서 디스크(12)를 파킹하기 위한 램프를 통상적으로 포함한다. 헤드가 전 력이 꺼지기 전에 안전한 랜딩 구역(22)에 이동되지 않으면, 판독/기록 헤드(16)는 디스크(12)가 스핀을 중단한 후에 디스크(12) 상에 랜딩되어, 잠재적으로 디스크(12) 및 판독/기록 헤드(16)를 손상시킬 것이다.When the disk drive is powered off, certain operations are generally performed before actually disconnecting from an external power source. One of these power off operations is to operate the
불행한 셧다운(즉, 이부 전력이 갑작스럽게 제거됨)의 경우, 판독/기록 헤드(16)를 안전한 랜딩 구역(22)으로 이동시키는 것을 포함하는 전력 끄기 절차들을 수행하기 위한 외부 전력이 존재하지 않는다. 통상적으로, 구동 장치 아암(18)이 판독/기록 헤드(16)를 안전한 랜딩 구역에 두도록 VCM을 구동하기 위해 요구되는 에너지를 저장하기 위해 큰 캐패시터가 사용된다. In the event of an unfortunate shutdown (i.e. abrupt power is abruptly removed), there is no external power to perform power off procedures including moving the read / write
도 2는 통상적인 긴급 철회 회로(30)의 개략도이다. 긴급 철회 회로(30)는 판독/기록 헤드가 긴급한 전력 손실 동안 안전한 랜딩 구역으로 이동되도록 충분한 전력을 VCM(32)에 공급하도록 동작한다. 긴급 철회 회로(30)는 외부 전력 공급(34), 공급 모니터(36), 전하 펌프 회로(38), 철회 회로용 논리 회로(40), 전압 레귤레이터(42) 및 큰 캐패시터(44)를 포함한다. VCM(32)의 로드 구성요소들은 저항 RVCM 및 인덕터 LVCM으로 도시되어 있다. 2 is a schematic diagram of a typical
정규 동작 중, 외부 전력 공급(34)이 여전히 이용 가능할 동안, 외부 전력 공급(34)이 전하 펌프 회로(38)에 전력을 공급한다. 전하 펌프 회로(38)는 큰 캐패시터(44)를 큰 전압으로 충전하기 위하여 외부 전력 공급(34)을 부스트하도록 동작한다. 공급 모니터(36)는, 외부 전력 공급(34)으로부터의 입력 전압이, 긴급 철회 동작을 개시해야 한다고 표시하는 하기 주어진 임계값보다 아래로 떨어질 때를 검출하도록 동작한다. 공급 모니터(36)는 철회 회로용 논리 회로(40)에 신호를 전달하며, 철회 회로용 논리 회로(40)는 판독/기록 헤드가 안전한 랜딩 구역으로 철회되도록 VCM(32)에 필요한 전력을 공급하기 위하여 큰 캐패시터(44)에 저장된 에너지를 사용한다. 전압 레귤레이터(42)는 일정한 출력 전압을 유지하도록 동작한다. 큰 캐패시터(44)에 저장된 에너지의 일부는 전압 레귤레이터(42)의 내부 저항을 통해 손실된다. 따라서 큰 캐패시터(44)는 철회 회로용 논리 회로(40) 및 전압 레귤레이터(42)에 전력을 공급하고, 판독/기록 헤드가 긴급한 철회 동안 안전한 랜딩 구역으로 이동되도록 VCM(32)에 충분히 큰 에너지를 제공하도록 충분히 큰 에너지를 저장할 수 있어야 한다.During normal operation, the
도 3은 본 발명의 긴급 철회 구조의 예시적 실시예를 도시한 도면이다. 긴급 철회 구조(50)는 긴급 철회 회로(52), 스핀들 모터(54), VCM(56) 및 외부 전력 공급(58)을 포함한다. 스핀들 모터(54)는 도 1에 도시한 바와 같이, 동작 동안 디스크를 회전하도록 동작한다. 3 is a diagram illustrating an exemplary embodiment of the emergency withdrawal structure of the present invention. The
이 예시적 실시예에서, 스핀들 모터(54)는 3상 모터이다. 스핀들 모터(54)에 의한 디스크의 회전은 모든 전기 모터에 고유한 역기전력들("BEMF")을 생성한다. 긴급한 전력 손실 동안, 스핀들 모터(54)에 공급될 전력이 없더라도, 고유 에너지는 회전하는 디스크에 존재하는 관성으로 인해 스핀들 모터(54)에 남아 있다. 이 실시예의 3상 모터의 사용은 BEMF(1), BEMF(2) 및 BEMF(3)으로 라벨이 붙여진 3상 오실레이팅 BEMF 전압들의 생성을 유발한다. Rm(1), Rm(2) 및 Rm(3)은 스핀들 모터(54)의 위상들의 내부 저항들을 표시한다. 마찬가지로, Im(1), Im(2) 및Im(3)은 스핀들 모터(54)의 내부 인덕턴스들을 표시한다. In this exemplary embodiment, the
긴급 철회 회로(52)는 공급 모니터(60), 부스트 모니터(62), 부스트 및 철회 논리 회로(64), 트랜지스터들 M1, M2 및 M3, VM 캐패시터(66) 및 전력 인버터(68)를 포함한다. 다수의 다이오드들(D1, D2, D3, D4, D5 및 D6)은 "오프(off)"로 스위칭된 트랜지스터들에 존재하는 몸체 다이오드 효과를 표시하기 위하여 도시되어 있다. 따라서 트랜지스터 M1이 부스트 및 철회 논리 회로(64)에 의해 턴 "오프"되고, M1에 존재하는 몸체 다이오드는 다이오드 D1과 같이 전기적으로 동작할 것이다. 다이오드들 D4, D5 및 D6은 부스트 및 철회 동작들 동안 D4, D5 및 D6에 의해 표시된 트랜지스터들이 항상 "오프"로 되고 따라서 전기적으로 다이오드들과 같이 동작하기 때문에 다이오드들로 도시되어 있다. 그러나 MOSFET 트랜지스터들 M1, M2 및 M3이 사용되는 이러한 예시적 실시예에서, 트랜지스터들 M1, M2 및 M3 대신 임의 수의 스위칭 회로들이 사용될 수 있음을 당업자는 알 것이다.
공급 모니터(60)는 외부 전력 공급(58)으로부터의 입력 전압이, 긴급 철회 동작이 개시되어야 함을 나타내는 주어진 임계값보다 아래로 떨어질 때를 검출하도록 동작한다. 긴급 철회가 필요하면, 공급 모니터(60)는 부스트 및 철회 논리 회로(64)에 신호를 전달하여 VCM(56)을 부스트 및 구동하기 시작한다. 부스트 및 철회 논리 회로(64)는 스핀들 모터(54)에 있는 에너지가 VM 캐패시터(66)로 향하도록 동작한다. The supply monitor 60 is operative to detect when the input voltage from the
부스트 및 철회 논리 회로(64)는 트랜지스터들 M1, M2 및M3의 게이트들에 접속되어 부스트 및 철회 논리 회로(64)가 트랜지스터들을 선택적으로 턴 "온(on)" 및 턴 "오프"하도록 허용한다. 트랜지스터들 M1, M2 및 M3의 드레인들은 각각의 다이오드들 D4, D5 및 D6을 통해 스핀들 모터(54) 및 VM 캐패시터(66) 둘 다에 접속된다. 트랜지스터들 M1, M2 및M3의 드레인들에 위치된 노드들은 PU, PV 및 PW로 각각 라벨이 붙여진다. 트랜지스터들 M1, M2 및M3의 드레인들은 3상 스핀들 모터(54)의 위상에 각각 접속된다. 트랜지스터 M1의 드레인은 Rm(1) 및Lm(1)을 통해 BEMF(1)에 접속되고, 트랜지스터 M2의 드레인은 Rm(2) 및Lm(2)을 통해 BEMF(2)에 접속되고, 트랜지스터 M3의 드레인은 Rm(3) 및Lm(3)을 통해 BEMF(3)에 접속된다. 스핀들 모터(54)가 2상 모터이기 때문에 각각의 BEMF 전압은 다른 2개의 BEMF 전압들과 위상이 벗어날 것이다. 따라서 상이한 시점들에서, 노드들 PU, PV 및 PW는 BEMF(1), BEMF(2) 및 BEMF(3)의 3개의 위상들과 오실레이팅하는 것에 대응하는 가변 전압 레벨들을 가질 것이다. 트랜지스터들 M1, M2 및 M3의 소스들은 접지에 접속된다. 부스트 및 철회 논리 회로(64)는 전력 인버터(68)에도 또한 접속되어, 전력 인버터(68)가 교대로 턴 "온" 및 턴 "오프"되도록 전력 인버터(68)에 펄스폭 변조("PWM") 신호를 제공하도록 동작한다. 전력 인버터(68)가 턴 "온"되면, VM 캐패시터(66)는 VCM(56)을 구동하도록 동작한다.The boost and withdraw logic circuit 64 is connected to the gates of the transistors M1, M2 and M3 to allow the boost and withdraw logic circuit 64 to selectively turn "on" and "off" the transistors. . Drains of transistors M1, M2 and M3 are connected to both
긴급 철회 동작들 동안, 부스트 및 철회 논리 회로(64)는 2개의 기능들을 수행한다. 첫 번째, 부스트 및 철회 논리 회로(64)는 스핀들 모터(54)에 고유한 에너지를 부스트하도록 동작한다. 두 번째, 부스트 및 철회 논리 회로(64)는 전력이 VCM(56)에 경제적인 방식으로 공급되도록 인버터(68)를 구동하기 위해 철회 PWM 신호(70)를 전달하도록 동작한다. 이들 동작들은 배타적 방식으로 수행되지 않는다. 부스트 및 철회 논리 회로(64)는 철회 PWM 신호(70)를 전력 인버터(68)에 공급하는 동안 스핀들 모터(54)로부터 에너지를 부스트하도록 동작할 수 있다. During emergency withdraw operations, the boost and withdraw logic circuit 64 performs two functions. First, the boost and withdrawal logic circuit 64 operates to boost energy inherent to the
VM 캐패시터(66)가 원하는 전압 레벨로 충전되는 부스트 동작들 동안, 부스트 및 철회 논리 회로(64)는 트랜지스터들 M1, M2 및 M3을 교대로 턴 "온" 및 턴 "오프"함으로써 2 단계의 사이클을 제어하도록 동작한다. 트랜지스터들 M1, M2 및 M3이 "온"일 때의 제 1 단계 동안, 전류는 인덕터들 Lm(1), Lm(2) 및Lm(3)에서 램프 업(ramp up)된다. 제 2 단계 동안, 부스트 및 철회 논리 회로(64)는 트랜지스터들 M1, M2 및 M3을 턴 "오프"하여, 인덕터들 Lm(1), Lm(2) 및Lm(3) 내에 저장된 에너지가 VM 캐패시터(66)에 전달되도록 한다. 이러한 작업들의 동작 방법을 이해하기 위하여, 예시적 사이클이 기술된다. 예시할 목적으로, 사이클의 제 1 단계 동안, BEMF(1)가 가장 높은 전압을 나타내고h, BEMF(2)가 중간 전압을 나타내고, BEMF(3)가 가장 낮은 전압을 나타내도록 BEMF 전압들이 단계적으로 실행되도록 된다. 따라서 노드 PU는 이 시점에서 가장 높은 전압 레벨이 될 것이고, PW는 이 시점에서 가장 낮은 전압 레벨이 될 것이고, 노드 PV는 노드PU 및 PW 사이의 전압에 있을 것이다. 노드 PU가 노드 PW보다 더 높은 전압에 있기 때문에 전류 경로는 노드PW에서 노드 PU로 생성된다. 특히, 전류는 트랜지스터 M3의 소스의 접지 접촉으로부터 부스트 및 철회 논리 회로(64)에 의해 턴 "온"된 트랜지스터 M3을 통해, 그리고 Rm(3) 및Lm(3)을 통한 후, Lm(1) 및 Rm(1)을 통해 노드 PU로 이동할 것이며, 최종적으로, 부스트 및 철회 논리 회로(64)에 의핸 턴 "온"된 트랜지스터 M1를 통해 트랜지스터 M1의 소스에 접속된 접지 접촉으로 이동할 것이다. 노드 PW에서 노드 PU로의 전류 경로의 효과는 인덕터들 Lm(1) 및 Lm(3)에서의 전류의 축적이다. During boost operations in which
부스트 동작의 2 단계 동안, 부스트 및 철회 논리 회로(64)는 VM 캐패시터(66)를 충전하기 위한 이용을 위해, 스핀들 모터 인덕터들 Lm(1), Lm(2) 및 Lm(3)에서의 전류 축적을 추출한다. 제 2 단계는 트랜지스터들 M1, M2 및 M3을 턴 "오프"하도록 동작하는 부스트 및 철회 논리 회로(64)에 의해 마킹된다. 트랜지스터들 M1, M2 및 M3이 "오프"될 때, 부스트 동작의 제 1 단계에 관해 논의된 전류 경로가 단절된다. 그러나 부스트 동작의 제 1 단계 동안 축적된 전류는 자기 에너지를 저장하며 전류의 급속한 변화들을 억제하는 스핀들 모터 인덕터들 Lm(1), Lm(2) 및Lm(3)에 의해 유지된다. 상술된 예를 계속하여, 전류가 노드 PW로부터 스핀들 모터 인덕터들 Lm(3) 및 Lm(1)을 통해 노드 PU로 흐르는 것을 상기한다. 스핀들 모터 인덕터들 Lm(3) 및Lm(1)은 트랜지스터들 M1, M2 및M3이 턴 "오프"된 후에도 이 전류가 유지되도록 동작한다. 전류는 전류의 변화들을 억제하는 인덕터들의 성질로 인해 인덕터들 Lm(3) 및 Lm(1)을 통해 계속 흐른다. 트랜지스터들 M1, M2 및M3을 턴 "오프"함으로써, 전류 경로가 변경되어, 현재 전류는 접지로부터, 트랜지스터 M3의 몸체 다이오드 효과를 나타내는 다이오드 D3을 통해, Rm(3) 및Lm(3)을 통해, 그리고 Lm(1) 및 Rm(1)을 통해 노드 PU로 흐른다. 트랜지스터 M1이 "오프"이기 때문에, 전류는 다이오드 D4를 통해 VM 캐패시터(66)로 흐를 것이며, VM 캐패시터(66)의 충전을 유발할 것이다. During the two phases of the boost operation, the boost and retraction logic circuit 64 is used to charge the
상술한 바와 같이, 부스트 및 철회 논리 회로(64)는 트랜지스터들 M1, M2 및 M3이 2 단계 사이클을 생성하도록 동작하며, 이는 부스트 및 철회 논리 회로(64)가 트랜지스터들 M1, M2 및 M3이 턴 "온" 및 턴 "오프"되는 것을 의미한다. 따라서 부스트 및 철회 논리 회로(64)는 스핀들 모터 인덕터들 Lm(1), Lm(2) 및Lm(3)에서 전류를 램프 업하는 것과 이 전류를 VM 캐패시터(66)에 공급하는 것을 교대로 하도록 트랜지스터들을 동작시킬 것이다. 이러한 방식으로, VM 캐패시터(66)는 원하는 임의의 전압 레벨로 레귤레이팅될 수 있다. 이것은, 스핀들 모터로부터 BEMF 전압을 직접 캐패시터에 공급하는 다른 방법들과 상이하다. 이 방법은 단지, 스핀들 모터에 의해 제공된 BEMF 전압보다 작거나 같은 전압으로 캐패시터가 충전되도록 허용한다. 상술된 본 발명의 예시적 실시예에서, 전류가 스핀들 모터 인덕터들 Lm(1), Lm(2) 및 Lm(3)에 의해 제공되기 때문에, VM 캐패시터(66)의 전압은 임의의 전압으로h 충전될 수 있고, 사실상, EMF(1), BEMF(2) 및BEMF(3)에 의해 제공된 전압 레벨보다 더 높을 수 있다.As noted above, the boost and withdraw logic circuit 64 operates such that the transistors M1, M2 and M3 produce a two stage cycle, which causes the boost and withdraw logic circuit 64 to turn the transistors M1, M2 and M3 on and off. "On" and turn "off" are meant. Thus, the boost and retraction logic circuit 64 alternates ramping up the current at the spindle motor inductors Lm (1), Lm (2) and Lm (3) and supplying this current to the
부스트 및 철회 논리 회로(64)의 다른 기능은 철회 PWM 신호(70)를 전력 인버터(68)에 제공하여, VCM(56)이 판독/기록 헤드를 철회시키도록 동작하는 것이다. 전력 인버터가 예시적 실시예에서 기술되었지만, 임의 수의 회로들이 전력 인버터(68)의 기능을 수행하기 위해 활용될 수 있음을 당업자는 알 것이다. 도 3에 도시된 본 발명의 예시적 실시예는 VCM(56)에 다수의 개별 전력 버스트들 제공하기 위하여 전력 인버터(68)를 통해 펄스폭 변조("PWM")를 활용한다. 전력 인버터(68)가 "온"이면, 전력은 VM 캐패시터(66)를 통해 전력 인버터(68)를 통해 VCM(56)으로 공급된다. 철회 PWM 신호(70)는 전체 평균 전력량을 VCM(56)에 제공하기 위하여, 레귤레이터 간격들에서 다수의 짧은 전력 버스트를 제공하도록 동작한다. 철회 PWM신호(70)는 듀티 사이클들에 의해 기술되며, 신호가 PWM의 총 사이클에 비해 액티브 상태에 있는 시간량으로 정의된다. 예를 들면, 본 발명의 한 실시예에서, 철회 PWM 신호(70)는 15%의 듀티 사이클을 가지며, 이는 전력 인버터(68)가 15%의 사간 동안 턴 "온"되고, 85%의 시간 동안 턴 "오프"되는 것을 의미한다. 이 방법에서, VCM(56)의 기계적 성질은 전력 인버터(68)가 턴 "오프"되고 VCM(56)에 공급될 전력이 없는 기간들 동안 판독/기록 헤드를 계속 이동시키기 위해 VCM의 관성을 허용하는 이점을 취할 수 있다. 철회 PWM 신호(70)의 사용은 VM 캐패시터(66)에 저장된 에너지의 경제적 사용을 가져온다. 예를 들면, 부스트 및 철회 논리 회로(64)가 15%의 듀티 사이클을 가진 철회 PWM 신호(70)를 전달한다면, 전력 인버터(68)는 단 15%의 시간 동안 VM 캐패시터(66)로부터 전력을 공급받는다. Another function of the boost and withdrawal logic circuit 64 is to provide the
도 2에 도시되고 종래 기술에 사용된 전압 레귤레이터에 비해, 전력 인버터(68)의 사용은 또한, VM 캐패시터(66)에 저장된 에너지의 경제적 사용을 허용한다. VCM(56)은 철회 PWM 신호(70)가 전력 인버터(66)를 턴 "온"할 때만 전력을 공급받는다. 전력 인버터(66)가 "오프"일 때, VM 캐패시터(66)로부터 무시해도 좋은 전류가 공급된다. 예시적 실시예에서, 전력 인버터(66)는 상보성 금속 산화 반도체들("CMOS")을 사용한다. Compared to the voltage regulator shown in FIG. 2 and used in the prior art, the use of the
본 발명의 예시적 실시예에서, 철회 PWM 신호(70)는 트랜지스터 M1, M2 및 M3이 턴 "온" 및 턴 "오프"되는 사이클의 역이다. 이 실시예에서, PWM 신호는 전력 인버터(68)가 "온"이 되게 할 때, 트랜지스터들 M1, M2 및M3이 "오프"된다. 예를 들면, PWM 신호가 15%의 듀티 사이클을 가질 때, 전력 인버터(68)는 15%의 시간 동안 "온"이 될 것이다. 이것은 트랜지스터들 M1, M2 및M3이 85%의 시간 동안 "온"이 되고, 15% 시간 동안 "오프"될 것임을 의미한다. 이 장치의 이점은 전력 캐패시터 (68)가 VM 캐패시터(66)로부터 전력을 공급받는 듀티 사이클의 15% 동안, VM 캐패시터(66)를 충전하는데 사용되는 인덕터들 Lm(1), Lm(2) 및Lm(3)에 의해 제공된 인덕터 전류로부터 전력을 공급받을 수도 있다는 점이다. 이것은 VM 캐패시터(66)의 용량을 더 작게 되도록 허용한다. In an exemplary embodiment of the invention, the
따라서 본 발명은 긴급한 전력 손실 상황들 동안 디스크 표면으로부터 안전한 랜딩 구역으로 판독/기록 헤드를 철회시키기 위해 디스크 드라이브 스핀들 모터로부터의 역기전력들을 활용하기 위나 구조를 기술한다. 이 구조는 동작한다. 일련의 트랜지스터들은 저장된 에너지를 부스트 및 추출하기 위해 사용된다. 에너지는 음성 코일 모터에 제공되어, 판독/기록 헤드가 디스크로부터 이동되고 안전한 랜딩 구역상에 놓이게 된다. Thus, the present invention describes or structures to utilize back EMFs from a disk drive spindle motor to withdraw the read / write head from the disk surface to a safe landing area during emergency power loss situations. This structure works. A series of transistors are used to boost and extract stored energy. Energy is provided to the voice coil motor so that the read / write head is moved out of the disk and placed on a safe landing area.
본 발명이 양호한 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 기술 사상 및 범주를 벗어나지 않고 형태의 변경들이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다. Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will recognize that changes in form may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
본 발명의 디스크 드라이브 긴급 철회 구조에 의하면, 충분히 동력화할 수 있고 긴급한 전력 손실 동안 파킹 구역에 판독/기록 헤드를 안전하게 이동시키기 위해 디스크 드라이브 시스템에 이용 가능한 고유 전력을 사용할 수 있다. The disk drive emergency withdrawal structure of the present invention makes it possible to use the inherent power available to the disk drive system to fully power and safely move the read / write head to the parking area during an emergency power loss.
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